I 3 principali errori di connettività nelle PCB multi-scheda

Immagina il terrore: accendi il tuo nuovo sistema con più schede, solo per scoprire cortocircuiti e interruzioni dove non te li aspettavi. All'improvviso nulla funziona come previsto, o, forse peggio, le schede si scaldano un po' troppo per il loro bene.

La maggior parte degli errori di progettazione di PCB multi-scheda si riduce a qualche variazione di "le reti sbagliate sono connesse" o "non si adatta al suo involucro" o "l'orientamento della scheda è sbagliato", tutti problemi che potrebbero derivare da errori meccanici o elettrici (o entrambi). Questi sono sintomi, non cause... la causa radice è spesso qualcosa di semplice che può essere individuato con un controllo logico combinato con la verifica di un modello meccanico 3D.

Quindi, tenendo presente ciò, ecco alcuni dei problemi più comuni nelle connessioni elettriche multi-scheda.

Direzione di Inserimento Errata

Gli assemblaggi multi-scheda spesso utilizzano connettori polarizzati, che regoleranno come due connettori accoppiati devono essere orientati. I due connettori determineranno quindi l'orientamento delle due schede accoppiate. Quando l'orientamento del connettore è al contrario, anche l'orientamento delle schede risulterà al contrario.

Ci sono alcuni problemi che potrebbero causare un inserimento errato:

• L'indicatore del pin 1 era nella posizione sbagliata

• L'indicatore del pin 1 è completamente assente

• Nessun contorno di assemblaggio o contorno serigrafato che mostra l'orientamento

• Nessun pad quadrato che mostra l'orientamento (per i fori passanti)

• L'orientamento del pad è reversibile, ma l'inserimento no

I connettori SMD orientati verticalmente senza un meccanismo di polarizzazione a livello di scheda sono i più suscettibili a questo problema. Questo perché l'orientamento del connettore potrebbe essere invertito nell'impronta PCB. Se la tua documentazione di assemblaggio non mostra un orientamento, o se non c'è nessuna indicazione di orientamento nella serigrafia del PCB, allora c'è il pericolo che questo errore si verifichi durante l'assemblaggio.

Il pad quadrato indica l'orientamento corretto per questo connettore polarizzato

Cortocircuiti/Interruzioni su Connettori Non Polarizzati

Non tutti i connettori multi-scheda sono polarizzati; alcuni non sono polarizzati e avranno quindi un footprint reversibile, anche se il pinout non è reversibile. Il vantaggio di un connettore non polarizzato è che il cavo di connessione può essere invertito; lo stesso vale per i connettori scheda-a-scheda non polarizzati. Il più semplice è un'intestazione a pin, ma i sistemi più avanzati utilizzeranno un connettore mezzanine, come il connettore Hirose mostrato di seguito.

Se questi connettori Hirose reversibili hanno un pinout invertito, allora costringeranno le due schede in un orientamento errato

Quando due schede sono collegate con un connettore non polarizzato e un pinout non ruotabile, il risultato potrebbe non essere corretto. Ad esempio, o i pinout non corrisponderanno, o l'orientamento della scheda accoppiata sarà errato con corrispondenza del pinout. In entrambi i casi, significa che il pinout su un lato dell'interconnessione deve essere ruotato di 180 gradi.

Connettore ZIF/LIF o Flex Ribbon all'indietro

I connettori a forza di inserzione zero (ZIF), a bassa forza di inserzione (LIF) o i connettori flex ribbon sono utilizzati per collegare una scheda a un cavo FPC, che potrebbe essere un semplice PCB flessibile o un PCB rigido-flessibile. I PCB flessibili che sono utilizzati per interconnessioni multi-scheda possono avere pad di contatto esposti attraverso il coverlay su un lato del PCB. Questi pad di contatto esposti realizzeranno la connessione di accoppiamento a un contatto del connettore ZIF.

Se l'apertura del coverlay è sul lato sbagliato del nastro flessibile, allora la scheda accoppiata dovrà essere capovolta per realizzare il contatto elettrico. Per un connettore ZIF a doppia faccia, se il pinout è invertito, si avrebbe lo stesso problema.

Se i contatti del nastro flessibile sono sul lato sbagliato, l'orientamento della scheda accoppiata sarà capovolto

Controllo logico per interconnessioni

Come si evitano questi problemi? Un punto importante è eseguire un controllo approfondito dell'orientamento di connettori e cavi come parte della revisione del design del PCB. Ciò include molti dei seguenti punti:

• Sono stati verificati tutti i pinout per assicurarsi che abbiano nomi di rete corretti e connessioni?

• Sono presenti le marcature del pin 1 sui connettori polarizzati?

• I pinout sono corretti sui connettori non polarizzati (rotabili)?

• Il modello STEP nella tua vista 3D del PCB corrisponde all'orientamento della chiavetta meccanica?

• Quando si passa a MCAD, gli orientamenti dei connettori polarizzati si allineano in 3D?

• I pin sono visibili sui connettori ZIF e sono nella posizione corretta?

• I cavi FPC o i connettori sono orientati con la giusta piegatura e orientamento della scheda?

A volte aiuta effettivamente ordinare connettori di esempio una volta che sono stati aggiunti al design, in modo da poter vedere chiaramente come saranno orientati i connettori. Non guasta mai anche fare un mockup di carta con il connettore per vedere l'assemblaggio proposto!

Connettori da scheda a scheda, cavi e fascette devono far parte del processo di verifica della connettività logica della rete, ma non tutti i sistemi di design PCB multi-scheda hanno queste caratteristiche. Con uno strumento di progettazione di fascette per il controllo delle connessioni logiche e con uno strumento di collaborazione MCAD per il controllo dell'orientamento in 3D, entrambi gli aspetti possono essere verificati rapidamente da un team di ingegneri.

Fortunatamente, non devi indovinare le connessioni tra i PCB in un assemblaggio multi-scheda. I progettisti meccanici ed elettrici possono lavorare insieme senza problemi con le funzionalità di collaborazione ECAD e MCAD in Altium Designer®. Per implementare la collaborazione nell'ambiente interdisciplinare di oggi, le aziende innovative stanno utilizzando la piattaforma Altium 365™ per condividere facilmente i dati di progettazione e avviare i progetti alla produzione.

Abbiamo appena sfiorato la superficie di ciò che è possibile con Altium Designer su Altium 365. Inizia oggi la tua prova gratuita di Altium Designer + Altium 365.